本文使用数字图像相关方法对结构的变形(位移和应变)进行测量,Digital Image Correlation method方法简称DIC技术,是一种非接触式的现代新型光学测量方法。它与传统测量方法相比,具备全场测量、抗干扰能力强、高精度等诸多优点。数字图像相关方法经过三十多年的发展,理论研究日臻完善,其应用前景广阔,是国内外学者不断深入地研究热点问题。在土木工程、机械工程、航天工程等各个领域,DIC技术都有着广泛的应用。然而,数字图像相关方法仍然存在一些棘手的问题需要研究者们去解决。故此,本文通过阅览中外文参考文献,纵观国内外的相关应用研究成果,结合本研究团队的具体实践,对数字图像相关方法的基本理论进行详细的探讨。本文以“结构变形测量的二阶形函数DIC方法研究”,开展DIC应变测量方法研究,主要工作归纳如下:首先,回顾三十多年的数字图像相关方法的研究与发展,对本领域的突破性理论成果、进展进行介绍,以及梳理国内外DIC方法在实际工程里比较重大的测试应用。然后介绍了数字图像相关方法测量系统的配置及测量基本要求。重点讲述了数字图像相关方法的基本原理与位移搜索算法,其中包括位移形函数、相关函数、整像素位移搜索算法、亚像素位移测量算法等。其次,介绍了数字图像相关方法中一种主流的应变计算方法,即对位移场采用局部最小二乘再计算应变的方法。本文针对非均匀变形,通过数字模拟散斑图,研究了当今三种较为主流的亚像素位移测量算法对位移精度的影响。考虑基于二阶形函数,对Newton-Raphson法进行改进,详细推导了有关的理论公式,并介绍了适合于考虑二阶形函数位移模式的模拟散斑图形成技术。为了验证本文提出的基于二阶形函数的变形测量算法的适用性,首先研究了映射参数对位移场的影响模拟,然后通过数值仿真计算复杂的非均匀变形,并对计算结果进行分析。然后,采用数值模拟的方法,分别针对不同量级、不同计算窗口等情形,进行了关于二阶形函数模式下的位移测量,以及该模式下的应变测量,考核了本文方法和经典的Newton-Raphson法的计算结果。最后,以Matlab为平台编制了适合本文方法的GUI图形计算软件。并且,给出了一个本文方法的实测案例。